楊豐 周晶輝 盛騰飛

摘要：針對軌道車輛來說，鋁合金型材是最主要的構(gòu)成材料，需要采用焊接工藝進(jìn)行組合。本文以軌道車輛為例，從焊接工藝方面入手，對鋁合金車體進(jìn)行了全面分析，探討了如何在鋁合金車體中良好的控制焊接變形，目的是為了從規(guī)格和強(qiáng)度方面，加強(qiáng)對鋁合金車體的良好控制。進(jìn)而使軌道車輛能夠更具可靠性。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;鋁合金車體;焊接工藝

鋁合金的膨脹系數(shù)十分突出，特別是凝固狀態(tài)時，其收縮現(xiàn)象十分明顯，所以需要做好對焊接工作的良好控制，避免由于變形而出現(xiàn)質(zhì)量問題。如果所操作的鋁合金材料屬于薄壁型，那么不僅需要做好對變形問題的控制，還需要對氣孔和裂紋加以關(guān)注。所以，需要從焊接工藝方面，通過對鋁合金的不斷提升，來實(shí)現(xiàn)對焊接問題的避免，對焊接品質(zhì)的提升。

一、分析軌道車輛鋁合金車體所具有的焊接特征

（一）較高的焊接方式和焊接速度要求

在焊接鋁合金的過程中，需要采用惰性氣體以及鎢極惰性氣體等各種方式來保護(hù)焊接。因此在進(jìn)行焊接操作期間，如果夾板的厚度較大，就需要均勻的分部焊縫，以此來實(shí)現(xiàn)對焊接品質(zhì)的大幅提升。此外，還需要及時順利的排出氣體，對焊接速度進(jìn)行控制，采用與之相符的電流。如果需要對薄板進(jìn)行操作，為了實(shí)現(xiàn)對過熱現(xiàn)象的避免，就需要加快焊接速度，在快速焊接的同時減小電流，以此來為焊接品質(zhì)提供保證，通過對相關(guān)措施的采取，來實(shí)現(xiàn)對氣孔的避免。

（二）易形成氣孔

合金的整個表面之所以具有吸水性，主要是由于存在氧化膜，特別是在水分較多的環(huán)境中，氧化膜會吸收大量水分，再加上存在電弧，因此在進(jìn)行分解時會出現(xiàn)氫氣，如果無法及時排出溶池中，就會導(dǎo)致大量氣孔的出現(xiàn)。

（三）鋁與氧的親和力很強(qiáng)

極易在空氣中結(jié)合氧生成氧化鋁薄膜，此類薄膜具有致密而結(jié)實(shí)的特點(diǎn)，達(dá)到了0.1μm的厚度和2050℃的熔點(diǎn)，它的熔點(diǎn)比鋁和鋁合金更高，且具有較大的密度，比鋁高了1.4倍。在焊接期間，由于金屬間存在氧化鋁薄膜，因此無法良好的結(jié)合，極易導(dǎo)致夾渣的形成。此外，由于氧化膜還能夠?qū)崿F(xiàn)對水分的吸附，在進(jìn)行焊接的過程中，會導(dǎo)致焊縫成為氣孔。此類缺陷會導(dǎo)致焊接接頭無法保持良好的性能。想要開展高質(zhì)量的焊接，就必須在焊接前在焊件表面清理干凈其氧化物，避免焊接期間出現(xiàn)二次氧化，以此來有效的保護(hù)處于熔化和高溫條件下的金屬，這是焊接鋁合金和鋁最顯著的特點(diǎn)。

三.較大的線膨脹系數(shù)

鋁和鋁合金具有大于鋼兩倍的線膨脹系數(shù)，體積收縮在凝固時的頻率為6.5%～6.6%，所以極易導(dǎo)致焊接變形的出現(xiàn)。最有效的變形防范措施不只是對工藝參數(shù)和焊接順序的合理選擇，還需要做好合理的焊接工裝，特別是對于薄板的焊接。此外，在焊接部分鋁及鋁合金的過程中，在焊縫金屬和熱影響區(qū)極易出現(xiàn)結(jié)晶裂紋和液化裂紋，主要是由于脆性溫度區(qū)間存在的內(nèi)應(yīng)力過大而導(dǎo)致的熱裂紋，這是在高強(qiáng)度焊接鋁合金時，經(jīng)常會出現(xiàn)的一項(xiàng)嚴(yán)重缺陷。在進(jìn)行實(shí)際焊接的過程中，為了實(shí)現(xiàn)對此類裂紋的避免，就需要對接頭設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，為焊接操作選擇合理的工藝參數(shù)和順序，選擇與母材特點(diǎn)相符的材料來進(jìn)行焊接填充等。

二、鋁合金車體焊接工藝

（一）介紹焊接鋁合金車體的工藝流程

在焊接鋁合金車體時，需要按照如下流程操作：預(yù)組車體、調(diào)整尺寸、清理表面等等，在組裝期間，由于存在著許多誤差和變形問題，因此在焊接車體的過程中，就需要消化各類缺點(diǎn)。想要實(shí)現(xiàn)對焊接質(zhì)量的良好控制，就需要在焊接前做到明確尺寸和適當(dāng)調(diào)整，并且需要預(yù)先做好評估工作，對工藝放量引起重視。此外，還需要在焊接期間做好控制工作，對工裝和輔助桿的撐拉作用進(jìn)行發(fā)揮，以此來控制變形問題，實(shí)現(xiàn)對焊接質(zhì)量的切實(shí)提升。

二.控制車體焊接幾何尺寸

在焊接鋁合金車體期間，由于焊縫與結(jié)構(gòu)界面的中心線和中心軸無法重合或?qū)ΨQ，因此在焊接完車體之后，側(cè)墻會存在彎曲變形問題。在焊接車體的過程中，此類變形主要有如下表現(xiàn)，在焊接完車體后，改變側(cè)墻直線度、側(cè)墻寬度等，因此無法達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定了相應(yīng)的焊接順序以及預(yù)變形控制等措施，主要如下：

1.在焊接車體的過程中，想要盡可能保證焊接對稱，避免出現(xiàn)嚴(yán)重變形，就需要在焊接順序制定期間，統(tǒng)一按照逐端焊接的形式;在進(jìn)行焊接的過程中，需要同時在一位和二位進(jìn)行焊接。

2.在控制預(yù)變形的過程中，需要在焊接開始前，專門借助相關(guān)的工藝裝備和測量設(shè)備來對車體進(jìn)行測量，主要的車體測量數(shù)據(jù)有側(cè)墻直線度、寬度及高度，結(jié)合記錄數(shù)據(jù)的分析結(jié)果得知，在車輛預(yù)制變形期間需要借助的工具主要有手拉葫蘆以及工藝頂桿等。

3.現(xiàn)從整個車身上對5個測量點(diǎn)進(jìn)行了均勻的選取，各測量點(diǎn)的尺寸會隨著不同的工藝流程而發(fā)生改變。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)能夠得知，車體在焊接后的寬度和高度都會減少，所以，需要在焊接開始前結(jié)合車輛的實(shí)際情況，從車高和車寬方面入手，對車體進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)?shù)貙嚫吆蛙噷掃M(jìn)行增加，也就是借助預(yù)變形法來控制焊接完后的鋁合金車體尺寸。

4.重視焊接后的檢測

在焊接完車體之后，難免會出現(xiàn)裂紋以及缺乏良好的融合度等焊接缺陷，因此需要對裂縫檢測予以重視，可以采用目測以及射線檢測等主要方式，如果需要返修，就需要剖開缺陷部位然后實(shí)施再次焊接，直到質(zhì)量檢測合格。

三、避免鋁合金材料焊接易產(chǎn)生缺陷的對策

由于鋁合金存在過低的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱和熱膨脹較為明顯，所以在進(jìn)行焊接的過程中，極易導(dǎo)致裂紋以及氣孔等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（一）裂紋

在焊接鋁合金的過程中，主要存在凝固和晶界液化這兩種形式的裂紋。在焊縫的開頭和結(jié)尾這兩個階段極易產(chǎn)生焊接裂紋。

（二）氣孔

在焊接鋁合金的過程中，導(dǎo)致氣孔形成的主要因素就是氫氣，防止氣孔出現(xiàn)的措施如下：1.需要在母材表面和焊絲表面去除其油污和水分;2.在拆卸完焊絲包裝后，需要盡快用完，如果當(dāng)天有剩余的焊絲，就需要拆下，保存在保溫箱內(nèi)。

（三）焊接變形

由于在縱向收縮期間，鋁合金焊接會出現(xiàn)變形以及殘余應(yīng)力的現(xiàn)象，例如彎曲、翹曲以及波浪變形等。因此需要做好對焊接變形的預(yù)防：1.采用合理的順序來進(jìn)行焊接，必要時需要對焊接順序進(jìn)行制定。2.需要固定機(jī)械，結(jié)合產(chǎn)品機(jī)構(gòu)來對工裝夾具進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和制作。

結(jié)束語：

在焊接制造軌道車輛車體時，想要應(yīng)用鋁合金材料，就需要在車體制造期間采用嚴(yán)格的技術(shù)，由于鋁合金存在著明顯的導(dǎo)熱和熱膨脹等現(xiàn)象，因此在焊接期間需要加大快速焊接的電流，因此難度較大;在生產(chǎn)制造車體的過程中，仍需通過努力的探索和改進(jìn)，來為鋁合金車體提供更高水平的制造技術(shù);保證焊接期間不會有缺陷存在，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對焊接質(zhì)量和焊接效率的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]火巧英，陶富文.軌道車輛鋁合金車體枕梁激光-MIG復(fù)合焊接工藝研究[J].金屬加工（熱加工），2017（04）：14-17.

[2]張占嶺.軌道車輛鋁合金車體焊接工藝探究[J].裝備制造技術(shù)，2012（04）：241-242.